這個天氣預報瓶是什麼原理，準確嗎？

11-27

天氣預報瓶子

樓上SimonS已經回答的非常準確了
不過呢，為了更加真實有效的回答這個問題
我做了一個實驗，當然不是淘寶買來的現成預報瓶
上圖：
做這個試驗，必須全稱戴手套，為什麼呢？因為，這全是化學藥品啊，萬一你沒注意偷偷添了自己的手指呢，對吧，後果，呵呵嘍

然後呢就是準備所用的化學藥品嘍

燒杯兩個，量筒一個，硝酸鉀，氯化銨、乙醇、蒸餾水，當然還有樟腦丸，記住一定要天然樟腦丸，不過這次我被超市坑了，買的貌似不是天然的，強烈建議買粉末狀的樟腦丸。不然你會像我一樣得用腳先把它踩碎，哈哈哈
接下來就是告訴你為什麼要選用天然的樟腦丸嘍

分別稱取2.5g的硝酸鉀和2.5g的氯化銨溶於40ml的蒸餾水中（有超純水的話最好嘍，為嘛？乾淨清澈啊，離子濃度非常小啊）再將10g磨好的樟腦丸粉末加入到40ml的無水乙醇中，攪拌，不停的攪拌，攪啊攪，如果能均勻溶解最好不過啦，然而臣妾做不到啊（都是樟腦丸的錯，人工合成的樟腦丸含有很多高分子無機材料，還有萘，有毒啊）

攪拌溫度選擇30到40度之間即可，溫度過高酒精揮發快啊，這個溫度也利於溶解，當然不加溫攪拌也可以（我即使加溫也TM不溶解啊，坑爹的超市）
等不及了，將上述硝酸鉀和氯化銨混合溶液加入到樟腦丸乙醇溶液中，我加，我攪。。。。。。尼瑪，最後就這樣了

說好的澄清溶液呢？？？？？？？？？？
哦買噶！！！！

好了，試驗做完了，那麼問題來了，為什麼會這樣呢，預報瓶到底是什麼原理呢，能不能預報啊！！！！！
PS：首先，試驗沒有達到理想的效果，主要有以下幾個因素：
1、樟腦丸的問題，天然粉末狀絕壁最好的選擇
2、周圍環境，氣溫、氣壓、濕度的影響（當然這不是關鍵因素）
3、攪拌時間和乙醇揮發的影響
4、操作過程的影響（這其實可以忽略，因為操作完全正確，呼哈哈）
其次，天氣預報瓶是什麼原理呢？
道理很簡單，在化學裡面，熱的飽和溶液冷卻後，溶質以晶體的形式析出，這一過程叫結晶。沒錯，就是一種物理結晶現象，就是結晶後晶體生長現象，不是化學變化！不是化學變化！！
首先我們從預報瓶的構造上來解釋，其重要特點就是密封、密封、還是密封！！！為什麼要密封，很簡單，因為不密封就會揮發啊，溶劑就會減少啊，最後要麼蒸發完了要麼就全是硬塊頭的晶體啊，還怎麼實現晶體析出又溶解的現象啊！！！
為什麼要用乙醇？因為用於結晶和重結晶的常用溶劑有：水、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、氯仿、冰醋酸、二氧六環、四氯化碳、苯、石油醚等。第一，乙醇廉價，第二樟腦丸可溶於乙醇，第三乙醇沸點低。
為什麼選用硝酸鉀和氯化銨，因為有一個重要原因是它們均溶於水，微溶於乙醇，這樣就為在水和乙醇的混合溶劑中產生結晶創造了先決條件，我太聰明了，哈哈哈哈，尼瑪，這是常識！！！
好了，不要糾結這些細節好嗎！因為再細節化學研究員都尷尬了！！！
現在就說說原理：當外界環境發生變化時，必將引起環境的溫度、濕度、氣壓發生變化，而這些因素都會對溶液的溶解度產生影響，其中影響最大的是溫度和氣壓，然並卵，預報瓶是密封的，當然如果你密封的非常好的話，氣壓的影響可以忽略嘍，所以最大的影響就是溫度，初中我們就知道溫度是影響溶解度的關鍵因素！！！常識告訴我們溫度越高溶解度越大溫度越低溶解度越小，然，就是這個道理，結晶也是這個道理，知道什麼是微溶嗎，所以溫度的變化勢必會影響到預報瓶，於是晶體就析出來了，至於為什麼會形成各種形狀呢，那是因為在結晶析出的時候有晶體生長，這和晶體生長速率，動力學有很大的關係！！！
好了，大致就是這樣！！！
最後，這玩意到底能不能預報天氣呢？回答是：不能！！！！不能！！！！！！！！！！！！
因為它只會根據環境的變化而變化，是一個遲來的預報，它不會預報未來的。OK！！！！

華麗的分割++++++++++======================================================

總結：把這個當個小小的藝術品哄哄女孩子就OK啦，還怕自己單身！！！！

之前我也看到過，挺漂亮地想買一個，出於對科學的執著還是上果殼搜了下，看完之後就不想買了……轉過來給你們看一下。
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（文/大臉撐在小胸上）天氣瓶全名天氣預報瓶，又名風暴瓶，英文名StormGlass。
發明人說法不一，其中一位據說還是氣象學家羅伯特·菲茨羅伊（Robert FitzRoy）——此人就是達爾文進行環球考察時乘坐的那艘「小獵犬號」的船長。他把蒸餾水、樟腦、乙醇、硝酸鉀和氯化銨混合成溶液，密封在玻璃瓶子里。隨著天氣的變化，瓶子里溶液的結晶也會發生不同的變化，觀察結晶就能預報天氣。
然後就是各種淘寶賣家的介紹，都說能預測天氣——「當瓶中液體清澈乾淨，代表天氣晴朗；當瓶中液體混濁朦朧，代表天空多雲陰鬱；當瓶中出現大片結晶，代表將降溫甚至下雪。」（各家描述略有出入，總體上大同小異）

淘寶商家對天氣瓶不同天氣產生不同晶體變化的介紹

PS：不得不說，在淘寶搞調研真的太考驗人性了，滑鼠神不守舍東點西點根本停不下來，調研結束後差點破產。
掐指一算：這頂多是個漂亮的溫度計！
首先，天氣雖然千變萬化，其實歸根結底不外乎是溫度、濕度和氣壓的變化。對於天氣瓶子而言，由於它是密閉的，所以濕度和氣壓無法施予影響，真正能對它產生作用的就只有溫度。

我們可以看看天氣瓶子號稱能預測出的幾種天氣：晴、陰、多雲、降雪、暴風雪……這些天氣狀況，都並非只由氣溫這一個指標來主導。比如說，某地，冷空氣來了，氣溫下降（這是天氣瓶能捕捉的），但到底會不會下雪，還取決於水汽輸送條件（這是天氣瓶不能捕捉的），所以天氣瓶子怎麼可能判斷下雪呢？！還有陰、晴、多雲，這些天氣現象完全可能在同樣的氣溫條件下發生，其差別僅在於天空雲量（晴為雲量＜30%，陰為雲量＞70%，中間的為多雲），天氣瓶子又怎麼能獲取到天空雲量信息呢？
其次，既然天氣瓶子完全依賴於溫度變化，那顯然它就必須放在室外，才能與大氣溫度充分接觸。可是幾乎所有的廣告和介紹都沒有提示這一點，大部分圖片也都是放置在室內——這倒也與它精巧脆弱的造型相符。在如今的居室條件下，室溫變化已經越來越小了，冬天有暖氣、夏天開空調，這種條件下，天氣瓶子連真實的氣溫都反映不了，更別說再進階到天氣變化了。
還有最重要的一點，就算我們把天氣瓶子放在室外，就算室外的天氣瓶子真能反映出氣溫變化——那又怎樣？這能叫「預報」嗎？！
什麼叫預報？現在是10℃，我跟你說，24小時後會變成20℃，這才叫預報！而天氣瓶子無非是現在已經20℃了，它用結晶的狀態反映出來而已，這可不是預報，這只是實測，其功能僅僅相當於一支漂亮的氣溫計——把抽象的水銀柱刻度，換成了具象的溶液結晶型而已。
等下！到底能不能實現溫度計的功能還且說呢！
做個實驗：天氣瓶比溫度計任性很多
天氣瓶子里的溶液結晶變化，到底能不能反映溫度的變化？或者說，能反映到什麼程度？對於這個問題的好奇心，戰勝了我愛財如命的本質——我去買了一個天氣瓶子！
在買的瞬間我突然又想到，要不要考慮下瓶子自身是否存在明顯的個體差異？比如說，在同樣的條件下，同樣的瓶子卻產生不同的結晶變化？
理論上來說，此時我應該買100個瓶子來觀察。但是！我愛財如命的本質終於戰勝了一切——我決定只買兩個來看看再說……

OK，這就是傳說中的天氣瓶子。

我把它們放在室內遠離暖氣的窗戶邊上（之所以要遠離暖氣是為了照顧南方人民的情緒），它們總體上很清澈，只在底部有少量小枝杈一樣的結晶。
過了24小時，請注意，此時室溫跟昨天相比，幾乎沒有變化。它們就變成了醬紫——

兩個瓶子的結晶就像在自己生長，而且很明顯左邊的瓶子里的結晶長得更快。
室內溫度的變化幅度太小了，我決定找個變溫幅度更大的地方來觀察！於是我和小夥伴們來到了中國氣象局大氣探測綜合實驗基地，藉助他們高大上洋的實驗設備來完成我們的小打小鬧小實驗。用基地老師的話說——殺雞用牛刀！
請看這個箱子！這不是一個普通的箱子！這是一個可以人為決定溫度、濕度和氣壓的箱子，全名溫濕壓聯合試驗箱。

溫濕壓聯合試驗箱（中國氣象局大氣探測綜合實驗基地提供）
考慮到，正如前面所說，濕度和壓強不能影響密閉瓶子中的溶液和晶體，所以我們把濕度和壓強都定為接近自然狀態的常數：濕度為30%，壓強為1013hPa。
好了，下面開始變化溫度：

剛放進箱子的瞬間，溶液還很清澈，只有底部有少量結晶。

室溫時拍攝
PS：如果你發現兩個瓶子變胖了的話，那是因為——

沒錯！鏡頭太近了！
請忽略攝像大哥酷似趙又廷的面龐，哎呀你們又看不見！難怪妹子們自拍要配備專用自拍桿啊，離鏡頭太近只會拍出車禍現場啊！抱歉在那一刻我走神了……
溫度先升到40℃，靜置15分鐘，額，似乎沒什麼變化。

40℃時拍攝

溫度降到30℃，靜置15分鐘，咦，左邊瓶子出現了輕微的渾濁，感覺結晶都懸浮起來了；而右邊瓶子依舊清澈，只是底部的晶體變多了一點。所以，是溫度越低、結晶越多嗎？

30℃時拍攝
溫度降到20℃，靜置15分鐘，咦，又回到清澈的狀態了，跟40℃時非常類似。哎呀不會是箱子的溫度設置出問題了吧？趕緊檢查了一下，的確是20℃呀——看來瓶子很任性！

20℃時拍攝
溫度降到10℃，靜置15分鐘，又沒什麼變化了。看來結晶的變化與溫度的變化，並沒有想像中的線性關係，比如溫度越低、結晶就越多。

10℃時拍攝
溫度降到0℃，靜置15分鐘，左邊瓶子里懸浮的結晶增多了，顯得很渾濁；右邊瓶子里的晶體也在增長，但速度比較慢。

0℃時拍攝
溫度降到-5℃，靜置15分鐘，晶體繼續旺盛生長，但右邊的瓶子始終保持慢半拍的節奏。

-5℃時拍攝
正準備繼續降到-20℃，基地老師突然說：「等下！降到20度這玩意兒不會凍炸了吧？！」
我說：好呀好呀那我們就拍個凍炸了的吧！到時候我就配個圖說——看吧我們把天氣瓶子虐！到！炸！裂！噗哈哈哈……
基地老師：噗哈你個鬼啊！瓶子炸了是沒事兒，這箱子怎麼辦？弄壞了你賠？！
我：賠不起……好的我們停止吧！
於是我們把溫度恢復到0℃，開始收拾東西。

10分鐘以後不經意看了眼——咦，左邊瓶子里的晶體好像在向下沉澱，而右邊瓶子里的晶體還在繼續增加。

0℃持續10分鐘後拍攝
乾脆又等了10分鐘，兩個瓶子的晶體都增加了！而此時的溫壓濕條件並沒有變化。

0℃持續20分鐘後拍攝
再度陷入深深的思考中：到底是什麼在影響天氣瓶子中結晶的狀態呢？

除了溫度本身以外，溫度趨勢是否對結晶形態也有影響呢？比如同樣在10℃的狀態，從20℃降到10℃，跟從0℃升到10℃，結晶會不會不一樣呢？

靜置時間會不會也有影響呢？比如在恆定的條件下，晶體會不會自己生長？

即使溫度、溫度趨勢、靜置時間等外部條件都完全相同，結晶形態也不一樣。這是因為溶液結晶本身就具有隨機性呢？還是因為商品生產時不精確，每個瓶子中的溶液濃度有差異呢？

思考了5分鐘後，我找到了正確答案——我是學氣象的又不是學溶液結晶的我怎麼知道？！子曰：術業有專攻，隔行如隔山。我還是去找專業對口的老師來解答問題吧么么噠~
場外求助：化學專家都說不靠譜了
這位是清華大學化學系的孫亞飛博士，鼓掌~

清華大學化學系的孫亞飛博士
我：孫博士孫博士，你看到我的小實驗了嗎？
孫：看到了。
我：有什麼看法呢？
孫：女人為了逛淘寶真是什麼理由都想得出。
我：……重點錯！重點是天氣瓶子里的溶液結晶受哪些因素的影響好嗎博士大人！
孫：哎巧了，日本科學家長島和茂跟你有一樣的疑問，他和他的團隊專門進行了實驗，對天氣瓶的結晶條件和結晶成分進行了驗證。結果表明：環境電場、磁場、濕度、氣壓這些因素，對於天氣瓶子中晶體的生長都沒！有！影！響！真正能造成影響的，主要是環境溫度。一般對於這種樟腦-乙醇-水體系，溫度越低，就越容易出現結晶。
我：但是我發現，我們在降溫過程中，它的晶體並不是越來越多，中間曾經有一陣反而變少了，後來又繼續增多了。
孫：因為溫度變化的趨勢和速率，也會影響結晶。比如同樣是降溫，快速降溫的結晶和緩慢降溫的結晶就不一樣。還有外界擾動也會有影響，比如你要是搖晃過瓶子的話，就會促進晶體的生成。
我：咦？搖晃瓶子不會把晶體搖散了嗎？

孫：呵呵，搖晃的確不容易形成完整的較大的晶體，但是就量而言，還是促進的。
我：嗷，醬紫。還有一個現象，我把瓶子放著，環境沒有任何變化，晶體自己就變多了，它是會自由生長嗎？
孫：會。
我：那一方面，靜置時晶體會自由生長；另一方面，搖晃時也會促進晶體生成。這似乎是兩個相反的條件，卻指向了同樣的趨勢——也就是非線性變化咯？
孫：是的，所以結晶過程是很複雜的。
我：最後一個問題，兩個瓶子在完全相同的條件下，結晶狀態卻不同，是不是說明結晶具有某種隨機性呢？
孫：這有兩種可能，一種是兩個瓶子里的溶液比例和濃度不一樣；另一種就是你說的隨機性——我們業內更喜歡稱之為「人品」。當然了，其實並不是真正意義上的隨機，而是有很多微觀干擾我們無法克服，而宏觀差別又很大，類似於蝴蝶效應，你懂的。
我：贊！那這樣看來，要想用天氣瓶子來反映溫度，是不太靠譜的了？
孫：是的，干擾因素太多，還有拼人品，很難準確地反映溫度變化。
我：好的，明白啦！那孫博士您還有什麼要跟我們的讀者盆友們說的嗎？
孫：我想說的是，我也會做天氣瓶子，這些溶液我們實驗室都有，密封也沒什麼難度，價格便宜量又足，全國包郵……
我：孫博士債見！
總結陳詞：就讓天氣瓶做一隻安靜的美道具吧！
根據上面一系列的討論，相信大家也能看出，天氣預報瓶——
第一，肯定不能預報天氣；
第二，不僅不能預報，甚至也不能實時反映天氣；
第三，不僅不能反映自然天氣，甚至也不能準確反映室內溫度。
所以，這麼說吧，天氣預報瓶，其實就是一個能夠很粗糙地反映出室內溫度大致變化的工藝品。
就功能而言，還不如一隻簡陋的氣溫計。
當然，它可以用來觀察晶體變化，也具有美觀作用，僅此而已。至於其它神乎其神的功能性的宣傳，我只能說——不可能啦！（編輯：老貓）